本發(fā)明涉及新材料新能源，尤其涉及一種具有更優(yōu)的阻尼性能的鋁硅系合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、目前，阻尼又稱“內(nèi)耗”，是指材料在受外加應(yīng)力作用振動(dòng)時(shí)，由于系統(tǒng)本身固有的原因引起的機(jī)械振動(dòng)能耗散的現(xiàn)象。在振動(dòng)過(guò)程中，材料通常通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能并耗散于材料和環(huán)境中，從而減少振動(dòng)和噪聲，這種通過(guò)材料自身轉(zhuǎn)化而消耗振動(dòng)能的能力即為材料的阻尼性能。高阻尼材料在國(guó)防、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求，可提高構(gòu)件或裝備的穩(wěn)定性、安全性、隱蔽性和舒適性等，是航空航天、軌道交通及現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中緊迫材料的需求之一。
2、目前常用的高阻尼金屬材料包括mn-cu、ni-ti、zn-al等合金系列，其中zn-al合金因其輕質(zhì)、易成形加工、可熱處理強(qiáng)化等優(yōu)點(diǎn)一直是高阻尼金屬材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前，已開(kāi)發(fā)了具有高阻尼的zn-al合金，如zn-27al等，但由于其組成以密度較大的zn為主，合金的密度較高，約為6.16g/cm3。
3、考慮到輕量化和低成本的需求，高阻尼鋁合金在減振降噪領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。然而，鋁合金固然具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，但al的本征阻尼性能較低，鋁合金室溫、1hz下的阻尼值q-1通常難以突破0.02，這限制了鋁合金在阻尼減振領(lǐng)域的發(fā)展。
4、因此，如何獲得更優(yōu)阻尼性能的鋁硅系合金，是高強(qiáng)鑄造行業(yè)急需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種能夠獲得更優(yōu)的阻尼性能的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金及其制備方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：
4、si的量為7.5～8.5wt.％，mg的量為1.0～1.5wt.％，sn的量為1.5～2.5wt.％，ti的量為0.10～0.15wt.％，zr的量為0～0.20wt.％，sr的量為0.01～0.02wt.％，余量為鋁。
5、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的化學(xué)表達(dá)式為：alsi8mg1.5sn2ti0.15或者alsi8mg1.5sn2ti0.15zr0.2。
6、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，用于制造如上所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金，步驟如下：
7、步驟1，配料并將原料預(yù)熱至200℃，原料可為各種合金元素的單質(zhì)或中間合金；
8、步驟2，爐體準(zhǔn)備；
9、步驟3，加入鋁錠至完全融化；
10、步驟4，加入硅塊至完全融化后攪拌均勻；
11、步驟5，加入其他配料，最后加入al-sr中間合金，攪拌均勻；
12、步驟6，精煉；
13、步驟7，澆鑄成型；
14、步驟8，熱處理。
15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟2中包括：清理爐體、添加zno涂料及預(yù)熱爐體。
16、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟3中，加溫至680-700℃。
17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟4中，保持所述步驟3中的溫度，直至硅完全融化后攪拌2-3分鐘。
18、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟6中，精煉溫度700-730℃,?精煉時(shí)間控制在20±1分鐘。
19、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟7中，去除浮渣后進(jìn)行澆鑄，熔液溫度在720±5℃。
20、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述步驟8中，包括固溶處理和時(shí)效處理；其中，固溶處理為14小時(shí)505℃環(huán)境單級(jí)固溶處理或者5小時(shí)505℃加5小時(shí)535℃環(huán)境多級(jí)固溶處理；時(shí)效處理為12小時(shí)155℃時(shí)效處理或者8小時(shí)165℃時(shí)效處理。
21、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述合金固溶處理之后置于60℃水中冷卻，所述合金時(shí)效處理之后置于空氣中冷卻。
22、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金及其制備方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：
23、本發(fā)明通過(guò)調(diào)控sn和mg的配比，使mg2si、mg2sn相在鋁合金基體中呈細(xì)小彌散分布并使共晶si相變質(zhì)球化，增加了mg2sn相并減少β-sn相，實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高鋁合金的阻尼性能和強(qiáng)度的作用，并向鋁合金中添加適量的ti、zr，進(jìn)一步強(qiáng)化鋁合金阻尼性能和/或強(qiáng)度，從而無(wú)需增加貴金屬提高成本的情況下實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)高阻尼性能。
1.一種高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金，其特征在于：所述高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的化學(xué)表達(dá)式為：alsi8mg1.5sn2ti0.15或者alsi8mg1.5sn2ti0.15zr0.2。
3.一種高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于，用于制造如權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金，步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟2中包括：清理爐體、添加zno涂料及預(yù)熱爐體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟3中，加溫至680-700℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟4中，保持所述步驟3中的溫度，直至硅完全融化后攪拌2-3分鐘。
7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟6中，精煉溫度700-730℃,?精煉時(shí)間控制在20±1分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟7中，去除浮渣后進(jìn)行澆鑄，熔液溫度在720±5℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述步驟8中，包括固溶處理和時(shí)效處理；其中，固溶處理為14小時(shí)505℃環(huán)境單級(jí)固溶處理或者5小時(shí)505℃加5小時(shí)535℃環(huán)境多級(jí)固溶處理；時(shí)效處理為12小時(shí)155℃時(shí)效處理或者8小時(shí)165℃時(shí)效處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高強(qiáng)高阻尼鑄造鋁硅系合金的制備方法，其特征在于：所述合金固溶處理之后置于60℃水中冷卻，所述合金時(shí)效處理之后置于空氣中冷卻。